AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA
W BYDGOSZCZY
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI
Temat: Pomiar ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych i ciekłych
Wykonał
Marek Hypszer
Studium inżynierskie
Grupa “D”
Semestr IV
Rok 1995/96
1) Cel ćwiczenia:
Celem analizy paliw jest wyznaczenie wartości opałowej i ciepła spalania oraz oznaczenia zawartości w nim wilgoci, popiołu oraz części lotnych.
2) Część teoretyczna
Paliwo techniczne to taka substancja, która występuje w dostatecznie dużych ilościach, aby mogła być używana przez długi okres czasu, oraz której koszt wydobycia i transportu w porównaniu z wartością opałową jest taki, że jej użycie jako paliwa jest opłacalne.
Paliwa charakteryzują się tym że:
- w procesie spalania stanowią mieszaninę gazów, która może być wykorzystana jako czynnik
termodynamiczny.
- mają własności przy których proces jest sprawny, ekonomiczny i łatwy w eksploatacji.
- są łatwo dostępne ze względu na duże zapasy w naturze i możliwość ich łatwego wydobycia
i przetwarzania.
- ich utleniaczem jest przedewszystkim powietrze atmosferyczne.
Paliwa dzielimy na
- stałe
- ciekłe
- gazowe
Stałe to: drewno, torf, węgiel brunatny, kamienny i antracyt.
Do ciekłych zaliczamy: ropę naftową, olej opałowy, benzynę, naftę, i olej napędowy.
Gazowe to: gaz wielkopiecowy, koksowy , ziemny.
Ciepło spalania Qs - ilość ciepła wydzielona przy całkowitym i zupełnym spaleniu jednostki
masy paliwa i schłodzeniu produktów spalenia do temp. otoczenia.
Wartość opałowa Qj - jest to ciepło spalania pomniejszone o ilośc ciepła potrzebną do odparowania wody zawartej w paliwie oraz powstałej ze spalenia w postaci pary
Zależność pomiędzy ciepłem spalania a wartością opałową można opisać zależnością:
Qj = Qs -rMw
Gdzie: Mw - masa wody powstałej ze spalenia wodoru i odparowania wilgoci paliwa.[kg]
r - ciepło parowania wody [kJ/kg]
Zasada pomiaru polega na całkowitym i zupełnym spaleniu próbki paliwa w atmosferze tlenu pod ciśnieniem w bombie kalorymetrycznej zanurzonej w wodzie i na pomiarze przyrostu temperatury tej wody.
Ciepło spalania oblicza się po wyznaczeniu poprawek na dodatkowe efekty cieplne i z uwzględnieniem stałej kalorymetru. Dla wyznaczenia wartości opałowej poza znajomością ciepła spalania należy dodatkowo wykonać analizę techniczną badanego paliwa.
ANALIZA TECHNICZNA PALIWA
Popiół powstaje z niepalnej mineralnej substancji paliwa obniża wartość opałową, utrudnia proces spalania.
Wartość opałowa zależy od zawartości części palnych oraz od balastu ( głównie wilgoci i popiołu )
Pobranie próbek pierwotnych.
Najmniejsza masa próbki pierwotnej m [kg] pobrana z partii paliwa zależy od największego rozmiaru ziarna.
m = 0,06D
D - największa wielkość ziarna [mm]
Wilgoć przemijająca Wex jest to część wody zawarta w paliwie tracona podczas suszenia w powietrzu do osiągnięcia stanu przybliżonej równowagi z wilgocią powietrza otoczenia.
Wilgoć higroskopijna Wh jest to woda pozostała w węglu po osiągnięciu przybliżonej równowagi z wilgocią powietrza otoczenia.
Wilgoć całkowitą Wt określa suma wilgoci higroskopijnej i przemijającej w paliwie roboczym.
Wnioski:
Moim zadaniem było określenie wpływu zawartości popiołu w paliwie na jego ciepło spalania i wartość opałową przy zawartości 5%, 10% i15% popiołu w paliwie.
Jak wiadomo popiół powstający z niepalnej mineralnej części paliwa obniża wartość opałową
i utrudnia proces spalania
Myślę, że wyniki otrzymane na komputerze są złe ponieważwartość opałowa dla 10 i 15% wynosi Qj = 18085,1 a dla 5% Qj wynosi 17966,5 co wskazuje na to , że wartość opałowa zamiast wraz ze wzrostem popiołu spadać rośnie.
Ciepło spalania Qs = 19143,9 i jest to wartość w miarę dobra, jednakże i tutaj pojawia się pewna nieścisłość ponieważ wraz ze wzrostem procentowej zawartości popiołu ciepło spalania
powinno się obniżać a tak nie jest. Powodem tych błędów może być jakiś błąd w komputerze
a także pewna niedokładność przy dokonywaniu pomiarów.
mechanikk